.
A explosão fria de um ar condicionado pode ser um alívio bem-vindo à medida que as temperaturas sobem, mas as unidades “A/C” requerem grandes quantidades de energia e podem vazar potentes gases de efeito estufa. Hoje, os cientistas relatam uma alternativa ecológica – um filme à base de plantas que fica mais frio quando exposto à luz solar e vem em uma variedade de texturas e cores brilhantes e iridescentes. O material poderá um dia manter prédios, carros e outras estruturas resfriadas sem a necessidade de energia externa.
Os pesquisadores apresentarão seus resultados na reunião de primavera da American Chemical Society (ACS).
“Para fazer materiais que permaneçam mais frios que o ar ao seu redor durante o dia, você precisa de algo que reflita muita luz solar e não a absorva, o que transformaria a energia da luz em calor”, diz Silvia Vignolini, Ph. D., investigador principal do projeto. “Existem apenas alguns materiais que possuem essa propriedade, e a adição de pigmentos de cor normalmente desfaz seus efeitos de resfriamento”, acrescenta Vignolini.
Resfriamento radiativo diurno passivo (PDRC) é a capacidade de uma superfície emitir seu próprio calor para o espaço sem ser absorvido pelo ar ou pela atmosfera. O resultado é uma superfície que, sem o uso de energia elétrica, pode ficar vários graus mais fria que o ar ao seu redor. Quando usados em edifícios ou outras estruturas, os materiais que promovem esse efeito podem ajudar a limitar o uso de ar condicionado e outros métodos de resfriamento com uso intensivo de energia.
Algumas tintas e filmes atualmente em desenvolvimento podem atingir o PDRC, mas a maioria deles é branca ou tem acabamento espelhado, diz Qingchen Shen, Ph.D., que está apresentando o trabalho no encontro. Tanto Vignolini quanto Shen estão na Universidade de Cambridge (Reino Unido). Mas um proprietário de prédio que quisesse usar uma tinta PDRC de cor azul estaria sem sorte – os pigmentos coloridos, por definição, absorvem comprimentos de onda específicos da luz solar e refletem apenas as cores que vemos, causando efeitos de aquecimento indesejáveis no processo.
Mas existe uma maneira de obter cor sem o uso de pigmentos. Bolhas de sabão, por exemplo, apresentam um prisma de cores diferentes em suas superfícies. Essas cores resultam da maneira como a luz interage com diferentes espessuras do filme da bolha, um fenômeno chamado cor estrutural. Parte da pesquisa de Vignolini se concentra em identificar as causas por trás de diferentes tipos de cores estruturais na natureza. Em um caso, seu grupo descobriu que os nanocristais de celulose (CNCs), derivados da celulose encontrada nas plantas, podem ser transformados em filmes coloridos iridescentes sem qualquer pigmento adicionado.
Acontece que a celulose também é um dos poucos materiais naturais que podem promover o PDRC. Vignolini aprendeu isso depois de ouvir uma palestra dos primeiros pesquisadores a criar um material de filme de resfriamento. “Eu pensei uau, isso é realmente incrível, e eu nunca pensei que a celulose pudesse fazer isso.”
Em um trabalho recente, Shen e Vignolini colocaram em camadas materiais CNC coloridos com um material de cor branca feito de etilcelulose, produzindo um filme PDRC colorido de duas camadas. Eles fizeram filmes com cores vibrantes de azul, verde e vermelho que, quando colocados sob a luz do sol, eram em média quase 40 F mais frios do que o ar circundante. Um metro quadrado do filme gerou mais de 120 Watts de potência de resfriamento, rivalizando com muitos tipos de ar condicionado residencial. O aspecto mais desafiador dessa pesquisa, diz Shen, foi encontrar uma maneira de fazer as duas camadas se unirem – sozinhas, os filmes CNC eram quebradiços e a camada de etilcelulose precisava ser tratada com plasma para obter uma boa adesão. O resultado, no entanto, foram filmes robustos e que podiam ser preparados vários metros por vez em uma linha de fabricação padrão.
Desde a criação desses primeiros filmes, os pesquisadores vêm aprimorando sua aparência estética. Usando um método modificado a partir de abordagens previamente exploradas pelo grupo, eles estão fazendo filmes de resfriamento à base de celulose que são brilhantes e coloridos. Eles também ajustaram o filme de etilcelulose para ter texturas diferentes, como as diferenças entre os tipos de acabamentos de madeira usados na arquitetura e no design de interiores, diz Shen. Essas mudanças dariam às pessoas mais opções ao incorporar os efeitos do PDRC em suas casas, empresas, carros e outras estruturas.
Os pesquisadores agora planejam encontrar maneiras de tornar seus filmes ainda mais funcionais. De acordo com Shen, os materiais CNC podem ser usados como sensores para detectar poluentes ambientais ou mudanças climáticas, o que pode ser útil se combinado com o poder de resfriamento de seus filmes CNC-etilcelulose. Por exemplo, um PDRC cor de cobalto na fachada de um prédio em uma área urbana densa de carros poderia um dia manter o prédio frio e incorporar detectores que alertariam os funcionários sobre níveis mais altos de moléculas causadoras de poluição no ar.
Os pesquisadores reconhecem o apoio e financiamento da Purdue University, da American Society of Mechanical Engineers, do European Research Council, do Engineering and Physical Sciences Research Council, do Biotechnology and Biological Sciences Research Council, da União Européia e da Shanghai Jiao Tong University.
.
